törmäysenergiaa

Törmäysenergia on törmäyksen aikana muuntuva kineettinen energia, joka voi purkautua muuhun muotoon kuten lämpöön, muovaukseen, ääneen tai rakenteiden muodonmuutoksiin. Se kuvaa sitä, kuinka paljon energiaa on käytettävissä törmäyksen aikana ja riippuu kappaleen massasta sekä nopeudesta ennen törmäämistä.

Yksittäiselle kappaleelle, jonka massa on m ja nopeus v, törmäysenergia on E = 1/2 m v^2. Tämä energiamäärä vastaa sen pysäyttämiseen tarvittua työtä ja kertoo, kuinka paljon energiaa voidaan purkaa törmäyksen aikana.

Kahden kappaleen tapauksessa voidaan käyttää suhteellista nopeutta v_rel ja reduktoitua massaa μ = m1 m2 /(m1 + m2). Tällöin keskikohdan (center-of-mass) järjestelmän törmäysenergia on E = 1/2 μ v_rel^2. Energian jakautuminen riippuu materiaalien elastisuudesta ja muodonmuutoksista.

Törmäykset jaetaan usein elastisiin ja inelastisiin. Elastisessa törmäyksessä kokonaiskineettinen energia säilyy, kun taas inelastisessa osan energiasta muuttuu sisäenergian, muodonmuutosten ja lämmön muodossa. Täydellinen inelastinen törmäys on esimerkki, jossa kappaleet pysyvät yhdessä törmäyksen jälkeen.

Käytännössä törmäysenergia on keskeinen suure tekniikassa ja turvallisuudessa. Suurempi törmäysenergia vaatii vahvempia rakenteita ja pidempää hidastumisaikaa. Energiasta riippuu esimerkiksi keskimääräinen jarrutusvoima F_avg = E / d sekä keskimääräinen deceleraatio a = v^2 /(2d), missä d on pysähtymismatka. Törmäysenergia ilmoitetaan yleensä jouleina (J).